Produits et Solutions

Modernisation numérique

Qu'est-ce que la modernisation numérique et pourquoi est-elle importante?

Au cœur des discussions IIoT, est le sujet de la transparence des données, qui est la capacité de facilement accéder et d'utiliser les données peu importe où elles se trouvent ou de quelle application elles proviennent. Pour rendre possible le fonctionnement IIoT, différent types de données doivent pouvoir être intégrées et de communiquer clairement dans un même ensemble.

Après avoir décidé d'adopter et d'intégrer l'IIoT, deux avenues sont possibles. Une société peut soit investir dans des machines et équipements de nouvelle génération qui ont été développés essentiellement pour ce besoin, soit décider de faire une mise à jour de leurs machines existantes, dites patrimoniales, et équipements correspondants en leur ajoutant des appareils, tel un ordinateur en périphérie, qui peut rendre ce type de communication possible. Ici, la modernisation numérique signifie prendre un dispositif qui produit ou utilise des données d'une sorte ou d'une autre et de le raccorder à un dispositif qui peut permettre aux données de faire partie d'une banque de données plus vaste.

Que peut-on réaliser avec une trousse de modernisation numérique MICA Basic Ethernet?

1. Avoir accès à la machinerie patrimoniale de façon éloignée en éliminant la « méthode tortue »


Pour les entreprises de fabrication, la taille des lots diminue. Le résultat de cette tendance est un nombre de changement d'outillage requis plus fréquemment, ce qui augmente les temps d'arrêt. Le réglage de paramètres de machines patrimoniales se fait dans la majorité des as de façon manuelle directement sur la machine. La « méthode tortue » est une expression décrivant le processus de devoir se rendre à la machine devant être reconfigurée avec soit des instructions écrites dans un calepin, sur une disquette ou sur une clé USB. La modernisation des machines patrimoniales avec des appareils comme un ordinateur de prériphérie permet d'y avoir accès à distance. Les données de configuration requises peuvent être transférées automatiquement à la machine par l'entremise de réseau Ethernet.

2. Prévenir les temps d'arrêt inattendus des machiines en surveillant leurs paramètres de fonctionnement


Lorsque les machines fonctionnent à leur capacité maximale ou plus longuement que leur fin de vie anticipée, leur probabilité de panne augmente. En surveillant l'état de santé des machines par l'entremise de capteurs, les opérateurs peuvent suivre les changements des paramètres de la machine qu'ils opèrent. Ceci permet à l'opérateur de réagir en conséquence et de prévenir les arrêts. Tout comme la surveillance de notre santé, la surveillance de l'état de santé des machines peut prolonger leur durée de vie.

3. Compiler les données et faire les calculs de contrôle appropriés directement sur la machine


Pour la plupart des applications, les décisions doivent être prises rapidement et localement à la machine, et de plus, l'espace de stockage nuage est dispendieux. La cueillette des données ne peut se faire que sur la machine, ce qui est défini comme cueillette en périphérie. Il serait dispendieux et non pratique de transmettre toute l'information recueillie sur le nuage. Pour les applications critiques, attendre les résultats de calculs effectués sur le nuage pourrait être désastreux. Une modernisation numérique par dispositif en périphérie peut filtrer les données pour transmettre seulement les données importantes vers le nuage. Une telle application peut également prendre des décisions localement à la machine de façon beaucoup plus rapide que sur le nuage.

4. Uniformiser données provenant de différentes machines par l'entremise du protocole d'architecture unifiée OPC-U


Dans le domaine de l'automatisation industrielle, le protocole OPC-UA est un protocole d'intégration de communication machine à machine pour la cueillette de données et la commande des équipements. Le protocole OPC-UA est une plateforme croisée ouverte qui est par le fait même d'accès facile sans être liée à un système d'exploitation ou language de programmation particuliers. Ceci signifie que les utilisateurs peuvent moderniser des machines différentes et avoir la certitude que les données recueillies pourront être compilées et triées.
 

Trousse Ethernet de base MICA

Démarrez le prototypage de votre solution avec la trousse de démarrage MICA Basic Ethernet de HARTING. Cettre trousse est idéale pour ceu qui désirent connecter des dispositifs périphériques par réseau Ethernet pouvant communiquer par des protocles comme Modbus-TCP ou OPC-UA. Elle comprend une version de base de l'ordinateur industriel MICA de HARTING avec logiciel et tout le câblage requis pour une installation de base. Comme toutes les autres trousses de démarrage, celle-ci accepte la communication Ethernet à débit élevé, possède huit ports numériques GPIO et peut être alimentée par PoE ou à 12/24 Vc.c.

Cette trousse ne répond pas à vos besoins? Consultez les autres trousses disponibles ou contactez-nous pour une solution d'intégration plus volumineuse.

Translation OPC-UA

La situation

Une nouvelle machine de moulage par injection devait être intégrée dans un système de TI à l'envergure de la compagnie par un automate programmable industriel standard avec logiciel. Les deux dispositifs provenaient de fabricants différents. Bien que les deux communiquaient sur le protocole OPC-UA, on s'aperçut rapidement que les clients de communication entre les processus (IPC) ne pouvaient échanger leurs données avec le serveur UPC-UA de la machine de moulage par injection.

Après une longue investigation par les trois compagnies participantes des déficiences furent trouvées au niveau de l'implantation de la définition des données. Une résolution sur le serveur OPC-UA prendrait plusieurs mois à mettre en application.

Notre solution

Au lieu de s'en remettre aux fabricants des dispositifs, notre société examina une solution de modernisation numérique avec attribut d'architecture logicielle ouverte pour qu'elle puisse être programmée pour communiquer sur les deux protocoles. La solution fut un ordinateur de base MICA dans un boîtier pour échange protocolaire OPC-UA pouvant communiquer avec les deux périphériques des machines. Les deux périphériques furent ensuite configurés en tant que serveurs OPC-UA avec le système MICA Basic recevant les entrées. L'enveloppe du nœud.js OPC-UA du système MIC sert d'intermédiaire entre les dispositifs incompatibles. Suite à l'installation du système MICA Basic de HARTING, les deux dispositifs purent échanger leurs données.

La mise en œuvre de la solution a pris moins de 48 heures à réaliser comparativement à plusieurs mois qu'il aurait été nécessaire d'attendre pour reconfigurer les dispositifs des fabricants originaux.

Moulage par injection

La situation

La quatrième révolution industrielle Industry 4.0 promet de rationaliser les processus et d'augmenter les rendements par la cueillette, le traitement et l'échange de données entre les machines, les usines et même les pays. Ceci cependant nécessite beaucoup de périphériques et fonctionnalités de communication modernes. Plusieurs machines âgées de dizaines d'années sont toujours fonctionnelles, ce qui rend difficile la justification d'acheter une toute nouvelle machine. C'est pourquoi la modernisation numérique est si importante, parce qu'elle permet aux machines patrimoniales d'être mises à niveau avec les capacités de Industry 4.0 sans les dépenses, temps de rénovation et risques d'investissements dans de nouveaux équipements.

Une société avait une machine de moulage par injection qui communiquait sur le protocole Euromap15 - un protocole développé dans les années 1980. Ils passaient beaucoup de temps à configurer la machine et récupérer des données de façon manuelle, contrairement à la raccorder à leur réseau des TI et d'y accéder à distance. Le protocole Euromap15 ne prend pas en charge et n'est pas compatible avec l'interface des plus récentes versions d'Euromap, alors, l'intégration avec leur installation des TI était impossible. Si les données de la machines étaient requises, elles devaient être récupérées manuellement par un opérateur directement sur la machine - un processus qui était très susceptible aux erreurs et qui nécessitait régulièrement des corrections très onéreuses.

Notre solution

Une coquille de gestion MICA Basic de HARTING fut installée et configurée selon le modèle d'architecture de référence actuel d'Industrie 4.0 : RAMI 4.0. Ceci créa une image virtuelle de la machine dans le monde numérique et lui permit de fonctionner avec des interfaces modernes.

Dans le monde virtuel, l'ancienne machine pouvait avoir les mêmes fonctionnalités que les nouvelles machines modernes. Certaines de ces fonctionnalités comprenaient la possibilité de :

  • Lire les paramètres de fonctionnement en ligne.
  • Téléverser des commandes de production à la machine à distance.
  • Enregistrer en continu et emmagasiner les données pour utilisation future telle l'information suivante :
  • Analyse et maintenance prédictive d'entretien préventif.
  • Optimisation du processus de production.
  • Assurance qualité.

L'architecture de source ouverte modulaire de l'ordinateur industriel MICA à permis l'accès à des contenants MICA existants et le code de source ouverte, ce qui a réduit considérablement le temps de développement. La modularité du système HARTING et l'utilisation du format intermédiaire JSON permet à dautres systèmes patrimoniaux d'être intégrés avec un minimum d'efforts. De plus, d'autres protocoles peuvent être facilement pris en charge du côté serveur en échangeant un contenant tel que le MQTT ou un connecteur sur IBM Bluemis, SAP Hana ou Microsoft Azure.

Optimisation des opérations d'emballage

La situation

Le service d'expédition d'une société utilisait plusieurs appareils et dispositifs pour effectuer l'emballage des commandes à livrer. Ces dispositifs comprenaient une balance de pesée, un automate programmable contrôlant la machine d'emballage et une imprimante sur film pour l'étiquetage.

De plus, les opérateurs devaient aussi saisir les données manuellement dans le système ERP et adapter manuellement l'instruction de travail sur l'automate tel les temps de soudage et de refroidissement. Le tout prenait de 5 à 15 minutes supplémentaires pour la configuration de chaque commande à livrer. Le défi était que tous ces systèmes utilisaient des langages différents et avaient besoin d'un dispositif de communication simultané à tous et chacun d'entre eux.

Notre solution

La solution a été l'installation d'un ordinateur industriel MICA Basic dans l'aire d'expédition. Cet équipement numérique est d'architecture logicielle ouverte pouvant être programmée pour communiquer avec pratiquement tout protocole logiciel fonctionnant sur Ethernet. Ceci lui permet de recueillir, combiner et transférer les données de tous les dispositifs individuels. Il exécute les étapes intermédiaires, transfère automatiquement toutes les données d'un système au suivant et possède une interface d'opération locale accessible sans devoir se connecter à un réseau TI élargi.

Comme résultat, le nombre d'étapes de travail manuel est de beaucoup réduit de la part de chaque employé du service d'expédition et le processus d'emballage a été grandement raccourci.

Cette solution a produit des économies d'environ 19 441 $ par année.

Que sont les machines et dispositifs patrimoniaux?

La quatrième révolution industrielle Industry 4.0 promet de rationaliser les processus et d'augmenter les rendements par la cueillette, le traitement et l'échange de données entre les machines, les usines et même les pays. Ceci cependant nécessite beaucoup de périphériques et fonctionnalités de communication modernes. Plusieurs machines âgées de dizaines d'années sont toujours pleinement fonctionnelles, ce qui rend difficile pour ls majorité des sociétés de justifier l'achat d'une toute nouvelle machine ayant les fonctionnalités de la génération Industry 4.0.


Les appareils dont l'investissement est complètement effacé des livres comptables ou qui sont toujours en dépréciation mais mais qui dans les deux cas sont toujours essentiels à la production d'entreprises, sont nommés équipements partimoniaux. Il n'est pas raisonnable pour une société de jeter des actifs toujours en état et qui produisent toujours de la valeur seulement pour augmenter la fonctionnalité des usines au niveau de Industry 4.0. Cependant, la valeur apportée par Industry 4.0 est trop grande pour être ignorée, et ceux qui refusent de s'ajuster risquent d'être exclus par la concurrence du marché. Les sociétés doivent trouver un moyen d'utiliser leurs équipements et systèmes patrimoniaux de façon à leur permettre de récolter les bénéfices d'Industry 4.0. Ceci est la promesse de la modernisation numérique. 
 

Trousse de démarrage de modernisation numérique

Comment est-ce que la modernisation numérique opère-t-elle avec les machines et dispositifs patrimoniaux.

Presque toutes les machines sont contrôlées par un type d'automate programmable ou dispositif informatique. Puisque dix ans passés les normes de communication et de réseau étaient toujours à leur stage de balbutiement, plusieurs protocoles de communication et les automates programmable de cette époque sont conséquemment non compatibles avec les normes modernes actuelles. La configuration ou la recherche d'information de ces appareils patrimoniaux ne peut généralement se faire que localement, directement à l'interface homme-machine de ceux-ci. Se fier seulement au opérateurs humains pour l'import et l'export de données d'une machine ne permet pas de faire le suivi en temps réel de de maximiser le rendement des opérations. 

La forme la plus facile de modernisation numérique utilise un dispositif informatique en périphérie de l'installation. Ces dispositifs périphériques peuvent peuvent être programmés pour communiquer sur divers protocoles et sont particulièrement utiles lorsqu'ils ont une architecture logicielle ouverte avec soutien communautaire pour les normes de communication patrimoniales plus anciennes. Un dispositif informatique de périphérie peut aggréger l'information de plusieurs machines et convertir chaque protocole de communication dans un langage plus commun unifié. Une fois que toutes les données peuvent être transférées partout dans un format compatible, vous pouvez commencer à tirer avantage de tous les outils puissants compris dans nos systèmes de TI modernes, comme le stockage intelligent, l'analyse de données et la visualisation en temps réel. Un dispositif de périphérie peut également prendre des directives de translation pour passer les commandes dans l'ancien langage – ceci rend possible le contrôle et la programmation à distance de dispositifs patrimoniaux dans leur langue naturelle. Ceci n'est qu'un exemple de ce qu'une modernisation numérique peut faire. Au besoin, elles peuvent devenir significativement plus intégrées et puissantes.
 

Trousse de démarrage de modernisation numérique
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Sujets IIoT supplémentaires

À propos de l'Internet des objets industriels

L'Internet des objets industriels (IIoT) relie des machines, des outils d'analyse et des interfaces avec les humains pour présenter une vue précise de l'état des installations permettant de prendre  des décisions d'affaires mieux éclairées et de façon plus rapide grâce à une intelligence administrative accrue rendue possible. L'IIoT est composé de machines et de périphériques interconnectés pouvant surveiller, recueillir, échanger et analyser des données . Il impacte l'industrie en changeant son mode de fonctionnement.  En combinant les communications de machine à machine avec des analyses, les entreprises peuvent tirer parti d'avantages d'efficacité, de productivité et de performance sans précédents.  

Forfaits de solutions de calcul informatisé en périphérie

Numérisation d'une usine Amélioration du rendement opérationnel général (ROG) à l'aide de moyens technologiques.  Établissement d'un système de maintenance prédictive d'entretien préventif. Toutes ces raisons sont celles pour lesquelles les sociétés se tournes vers Industry 4.0.  Cependant, la mise en œuvre d'une solution particulière à des installations existantes peut sembler une tâche écrasante.  Puisqu'il n'y a pas deux situations exactement identiques, trouver une solution toute prête s'appliquant à votre situation est peu probable. Ceci dit, personnaliser des solutions IIoT éprouvées en service pour votre application est facile moyennant le bon partenariat.  Ceci est le concept derrière les forfaits de solutions IIoT de HARTING.